(57)【要約】【課題】  複数基板の両面同時処理でもプラズマを安定させ得る表面処理方法及び表面処理装置を提供する。【解決手段】  プロセスガスの存在下のチャンバ内で被処理部材の各面をプラズマ処理にて加工する表面処理方法において、上記プロセスガスに水分及び不活性ガスのうち少なくともいずれかをを添加する。それにより、形成されるプラズマを安定化させる。【選択図】  図４
2006286950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスガスの存在下のチャンバ内で被処理部材の各面をプラズマ処理にて加工する表面処理方法において、
前記プロセスガスに水分を添加する表面処理方法。
【請求項２】
更に、前記プロセスガスに不活性ガスを添加する、請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項３】
前記プラズマ処理の開始時には前記水分の割合を増量する、請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項４】
前記プラズマ処理の開始時には前記不活性ガスの割合を増量する、請求項２に記載の表面処理方法。
【請求項５】
前記被処理部材の電気定数の測定結果に基づいて前記水分の供給率を調節する、請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項６】
前記被処理部材の電気定数の測定結果に基づいて前記不活性ガスの供給率を調節する、請求項２に記載の表面処理方法。
【請求項７】
前記プロセスガスと前記水分とを予め混合した状態で前記チャンバー内に供給する、請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項８】
被処理部材をプラズマ処理にて加工する表面処理装置であって、
前記被処理部材に対向して配置される対向電極と、
前記被処理部材と前記対向電極とを覆うチャンバと、
前記被処理部材と前記対向電極との相対的位置関係を調整する調整手段と、
プロセスガスと、水分及び不活性ガスのうち少なくともいずれかとの供給比率を調整して前記チャンバに供給するガス供給手段と
前記被処理部材と前記対向電極間に放電電力を供給して前記被処理部材と前記対向電極間にプラズマを発生させるプラズマ電源と、
前記被処理部材及び前記対向電極相互間の電気定数を前記相対位置関係及び前記ガス供給比率のうちの少なくともいずれかによって調節する制御部と、
を備える表面処理装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記プラズマの発生時に前記プロセスガス及び前記不活性ガスのうち少なくともいずれかを所定量増量させる、請求項８に記載の表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面にプラズマガスによって薄膜の成膜や基板表面のエッチングを行うプラズマ処理方法及びこの方法を用いたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開２００１−２５９５５６号公報記載のドライエッチング装置は、枚葉式処理において、両面エッチング処理が必要な基板の処理時間の短縮を図るべく、当該被処理基板の両面にプラズマエッチング処理を同時に施すことによってスループットを向上させることを提案している。
【特許文献１】特開２００１−２５９５５６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、複数の基板や大型基板の両面に同時にエッチング（プラズマ処理）を施す場合には、プラズマ状態を一定に保つことが難しい。
【０００４】
よって、本発明は両面同時処理でもプラズマを安定させ得る表面処理方法及び表面処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため本発明は、プロセスガスの存在下のチャンバ内で被処理部材の各面をプラズマ処理にて加工する表面処理方法において、上記プロセスガスに水分を添加する。水分（水蒸気）によってプロセスガスのイオン化が促進され、プラズマの放電が安定化する。
【０００６】
更に、上記プロセスガスに、ヘリウム（Ｈｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の不活性ガスを添加する。これによって、プラズマの放電が安定化する。
【０００７】
好ましくは、上記プラズマ処理の開始時には上記水分の割合を増量する。また、上記プラズマ処理の開始時には上記不活性ガスの割合を増量する。これにより、放電開始時のプラズマ放電を安定化させる。
【０００８】
好ましくは、上記被処理部材の電気定数の測定結果に基づいて上記水分の供給率を調節する。また、上記被処理部材の電気定数の測定結果に基づいて上記不活性ガスの供給率を調節する。これにより、チャンバ内のプラズマ放電を安定化させることが可能となる。
【０００９】
好ましくは、上記プロセスガスと上記水分とを予め混合した状態で上記チャンバ内に供給する。これにより、上記チャンバ内の混合ガスのガス比率が均一化される。
【００１０】
本発明の表面処理装置は、被処理部材をプラズマ処理にて加工する表面処理装置において、上記被処理部材に対向して配置される対向電極と、上記被処理部材と上記対向電極とを覆うチャンバと、上記被処理部材と上記対向電極との相対的位置関係を調整する調整手段と、プロセスガスと、水分及び不活性ガスのうち少なくともいずれかとの供給比率を調整して上記チャンバに供給するガス供給手段と、上記被処理部材と上記対向電極間に放電電力を供給して上記被処理部材と上記対向電極間にプラズマを発生させるプラズマ電源と、上記被処理部材及び上記対向電極相互間の電気定数を上記相対位置関係及び上記ガス供給比率のうちの少なくともいずれかによって調節する制御部と、を備える。
【００１１】
かかる構成とすることによって、チャンバ内のプラズマを安定化させることが可能となる。
【００１２】
好ましくは、上記制御部は、上記プラズマの発生時に上記プロセスガス及び上記不活性ガスのうち少なくともいずれかを所定量増量させる。これによって、放電開始時のプラズマ放電を安定化することが可能となる。
【００１３】
好ましくは、上記被処理部材は燃料電池用セパレータである。
【発明の効果】
【００１４】
基板と電極間のプロセスガスの調整によってギャップのプラズマ状態（プラズマ生成空間の等価インピーダンス）をコントロールすることができるので、プラズマを安定に発生させ易く、複数基板や大型基板に対して安定な両面同時のエッチングやスパッタなどのプラズマ処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、本発明の表面処理方法及びこの方法を使用する表面処理装置における要素技術について説明する。
【００１６】
（ギャップ調整）
被処理部材と対向電極とのなす空間（プラズマ空間）形状が調整可能になされる。具体的には、被処理部材と対向電極とのギャップ調整が可能になされる。これは電気的に見ればチャンバ（プラズマ空間）の電気定数（等価インピーダンス）を調整可能としたことに相当する。対向電極はプラズマを発生させるための一方の電極となり、被処理部材が他方の電極となる（直接放電方式）。被処理部材にはバイアス電圧（直流（ＤＣ）電圧の給電あるいは自己バイアス電圧）が印加されてプラズマで生じたイオンやラジカルが被処理部材に衝突し、エッチングが行われる。
【００１７】
（プロセスガス）
更に、プロセスガスの流量、プロセスガスに添加する添加ガスの流量を調節することによってプラズマ空間の電気定数を調整可能とする。電気定数の調整用ガスとしては等価インピーダンスを増加させる不活性ガスや水蒸気が都合がよい。特に、チャンバ内に対向電極毎に複数のプラズマが生成される場合には、プラズマ自体の電気定数がプラズマとして安定である範囲（特性）内に調整されることが望ましい。それにより、ある対向電極と被処理部在間のプラズマの状態変動が他の部分のプラズマに影響を及ぼすことを可及的に回避する。
【００１８】
（複数の被処理部材の処理・被処理部材の両面同時処理）
複数の被処理部材の両面を同時にプラズマ処理する。このため複数の対向電極を使用する。複数の対向電極はプラズマ電源に対して並列に接続される（並列負荷）ので、上述のように、ある対向電極におけるプラズマ空間の電気定数の変動が他のプラズマ空間のプラズマの安定性に影響する。
【００１９】
そこで、対向電極及び被処理部材間のギャップと、該ギャップにおけるプロセスガスの流量・組成（電気定数）を調節することでプラズマを安定させる。
【００２０】
（整合）
本発明のプラズマ処理装置では、２つの対向電極間（電極−被処理部材間）にプラズマを発生させる高周波エネルギは高周波電源（プラズマ電源）から伝送線路を介して供給される。伝送線路は導波管あるいは高周波ケーブルによって構成される。伝送線路の途中に測定部が設けられ、進行波電力、反射波電力、供給電圧と供給電流の位相差、定在波、プラズマの発生、プラズマの安定性などが測定・判断される。制御部はその結果に基づいて上述した対向電極と基板間の相対位置関係、可変インピーダンス、プロセスガスなどを調整する。適当な電気定数の設定によって給電系とチャンバとの整合を図り、給電ロスを最小にして安定したプラズマを形成する。
【００２１】
対向電極は典型的には平板電極板であり、本発明を適用することにより、被処理部材の両面に同時に同様の処理（例えば、エッチング処理やスパッタ処理）を均一に施すことが可能となる。これを多角柱や円筒などの多面体に適用することが可能である。多面体の各被処理面に対して可動対向電極を設ける構造とすることによって個別の被処理面に対して電気定数を調整することを可能とし、均一なプラズマ表面処理を図るものである。
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１は、本発明のプラズマ処理装置であるエッチング装置のチャンバ部を水平に切断してこれを上方から見た状態を概略的に示す説明図（断面図）である。
【００２４】
同図において、第１のベースフレーム３０１及び第２のベースフレーム３５１が互いに対向するように所定間隔を置いて平行に配置されてチャンバ空間を形成している。このチャンバ空間の略中央にベースフレーム３０１及び３５１と平行になるようにエッチング処理されるべき基板（被処理部材）１５０を載置した搬送トレイ１００が配置される。
【００２５】
ベースフレーム３０１のベースフレーム３５１（あるいは搬送トレイ１００）と対向する面側（内側）には第１のボックスリフレクタ３０２が配置されている。ボックスリフレクタ３０２は金属製（導電性）で箱形の形状をしており、その底部をベースフレーム３０１側にその開口部を搬送トレイ１００側に向けている。ボックスリフレクタ３０２の底板は第１の対向電極３０３となっている。対向電極３０３はこれを移動させる駆動力を発生するアクチュエータ３０４及び移動を案内する複数のガイド３０５によって搬送トレイ１００方向に進退可能に構成されている。従って、可動の対向電極３０３の位置決めをすることによって被処理基板１５０と対向電極３０３間のギャップが調整される。対向電極３０３の外形は基板１５０よりも大きく、搬送トレイ１００の外形よりも小さい。
【００２６】
対向電極３０３の外縁部には、搬送トレイ１００と対向するように第１のインピーダンスシールド３０６が配置される。後述のように、インピーダンスシールド３０６は対向電極３０３の外周を囲み、その主面が搬送トレイ１００に対向する。インピーダンスシールド３０６は複数の金属板（導電体）が平行に配置された平行平板電極群を備える。それにより、対向電極３０３及び基板１５０によって画定される空間（プラズマ発生空間）の外縁領域の電場を安定させる。また、プラズマの基板１５０外への拡散を抑制する。
【００２７】
同様に、ベースフレーム３５１のベースフレーム３０１（あるいは搬送トレイ１００）と対向する面側（内側）には第２のボックスリフレクタ３５２が配置されている。ボックスリフレクタ３５２は金属製（導電性）で箱形の形状をしており、その底部をベースフレーム３５１側にその開口部を搬送トレイ１００側に向けている。ボックスリフレクタ３５２の底板は第２の対向電極３５３となっている。対向電極３５３は、これを移動させる駆動力を発生するアクチュエータ３５４及び移動を案内する複数のガイド３５５によって搬送トレイ１００方向に進退可能に構成されている。従って、可動の対向電極３５３の位置決めをすることによって被処理基板１５０と対向電極３５３間のギャップが調整される。対向電極３５３の外形は基板１５０よりも大きく、搬送トレイ１００の外形よりも小さい。
【００２８】
対向電極３５３の外縁部には、搬送トレイ１００と対向するように第２のインピーダンスシールド３５６が配置される。後述のように、インピーダンスシールド３５６は対向電極３５３の外周を囲み、その主面が搬送トレイ１００に対向する。インピーダンスシールド３５６は複数の金属板（導電体）が平行に配置された平行平板電極群を備える。それにより、対向電極３５３及び基板１５０によって画定される空間の外縁領域の電場を安定させる。また、プラズマの拡散を抑制する。
【００２９】
図２は、搬送トレイ１００及び基板１５０の対向電極３０３（又は３５３）に対向する面を概略的に示している。
【００３０】
同図に示されるように、エッチング（表面処理）の対象となる複数の基板１５０がホルダ１２０によって保持される。ホルダ１２０は、例えば、２つのフレーム間に基板１５０を挟む構造とすることが出来る。２つのフレーム間はクリップによって固定することが出来る。また、２つのフレーム間に複数の基板１５０を離間して保持することが出来る。複数の基板を保持するホルダ１２０は導電性部材（金属）からなり、絶縁部材１１０を介して搬送トレイ１００に取り付けられる。ホルダ１２０の左右対象となる軸上にそれぞれ外方向に突出するように２つの給電端子（給電点）１２１が設けられる。この給電端子１２１を介して基板１５０に通電することによって基板１５０に給電の痕跡が残ることを回避することができる。搬送トレイ１００はその長手方向の両端（図示の左右方向両端部）で移動（搬送）可能にチャンバ内に保持される。
【００３１】
このような構成において、後に詳述するように、チャンバ上方に図示しないプロセスガス供給系からプロセスガス（例えば、アルゴンガス）が導入され、基板１５０と第１の対向電極３０３及び及び第２の対向電極３５３との間に高周波電力が印加されることによって基板１５０の両側にプラズマが発生する。プロセスガスには他のガスを添加することができようになされている。また、基板１５０に直流バイアスを印加することによってプラズマによって発生したラジカルが基板１５０に衝突して基板の複数面（表裏面）の（異方性）エッチングが行われる。
【００３２】
図３は、上述した対向電極を移動した状態を説明する説明図である。同図において、図１に記載した部分と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００３３】
対向電極３０３及び３５３をそれぞれのアクチュエータ３０４及び３５４で独立に移動させることができる。各対向電極をボックスリフレクタ底部から任意の高さ位置に設定することが出来るので、基板１５０と対向電極３０３との相対位置関係（距離）、基板１５０と対向電極３５３との相対位置関係をそれぞれ任意の位置（距離）に設定することが出来る。これは、電気的に見れば、プラズマ放電装置における電気回路（放電空間部）の電気定数を調整することができることを意味する。
【００３４】
なお、対向電極３０３又は３５３を基板１５０に接近させて行くと、当該空間でプラズマ放電が消滅する離間距離（プラズマ消滅距離）が存在することが実験によって判った。従って、例えば、対向電極３０３をプラズマ消滅距離以下に設定し、対向電極３５３をプラズマ消滅距離以上に設定すると、基板１５０の第１の面側のエッチング処理を行わず、第２の面側のみのエッチング処理を行う（片面エッチング処理）ことが可能となる。従って、例えば、多角柱の基板（被処理部材）の各面に対応して対向電極を配置したものにおいて、各対向電極の基板との離間距離を適宜に設定することによって各面の同時エッチング処理のみならず、選択した面のエッチング面を行うようにすることが可能となる。
【００３５】
図４は、上述したエッチング処理装置３０の制御系を説明するブロック図である。
【００３６】
同図に示すように、プラズマ電源としての高周波電源３８１は高周波ケーブルからなる給電線３８４及び外部可変インピーダンス回路（マッチングボックス）３８５を介してチャンバ内の基板（基板電極）１５０と対向電極３０３及び３５３との間に高周波電力を供給する。前述したように、閉空間（チャンバ）を形成する対向電極３０３及び３５３、ボックスリフレクタ３０２及び３５２、インピーダンスシールド３０６及び３５６は所定電位（例えば接地電位）のチャンバケース３８６に接続される。対向電極３０３及び３５３は、空間調整部３８７によってその位置が調整される。空間調整部３８７は、個々の対向電極の位置を設定するアクチュエータ３０４及び３５４、ガイド３０５及び３５５に対応する。
【００３７】
上記チャンバには吸気ポンプ３８８によってプロセスガスが導入される。プロセスガスには、適宜に添加ガスが混入される。例えば、図示しないガス貯蔵タンクからアルゴン等のプロセスガスが流量を調節するフローコントローラ３７１を介してチャンバ上部あるいはチャンバの適当な部分に供給される。また、図示しないガス貯蔵タンクからヘリウム、クリプトン、キセノン等の不活性ガスが添加ガスとして流量を調節するフローコントローラ３７２を介してチャンバ上部あるいはチャンバの適当な部分に供給される。また、水蒸気が添加ガスとして流量を調節するフローコントローラ３７３を介してチャンバ上部あるいはチャンバの適当な部分に供給される。プロセスガス及び添加ガスはガス配管内であるいはチャンバ内で混合され、プラズマガスとなる。後述するように、それぞれの両ガスの混合比率は制御部３９０によってフローコントローラ３７１及び３７２を制御することによって設定される。図示しないがガス流は被処理基板の両面に流れるように工夫されている。チャンバ内のガスは排気ポンプ３８９によってチャンバ下部から外部に排出される。
【００３８】
給電線３８４の途中には、例えば、ＣＭ型電力計３８２が接続され、給電線上の進行波電力と反射波電力が測定される。また、給電線３８４には線路上の電圧と電流との位相差θ（力率）、インピーダンスＺを測定するインピーダンス測定器３８３が接続されている。これらの測定結果は制御部３９０に送出される。
【００３９】
図５は、外部可変インピーダンス回路３８５の構成例を示している。同図に示されるように、回路３８５は高周波ケーブル３８４の中心導体と基板電極１５０との間に接続されたインダクタＬ及び可変キャパシタ（バリコン）Ｃｃと、中心導体と接地間に接続された可変キャパシタＣｉによって構成されている。これらの可変キャパシタを調整して位相差θの解消、高周波ケーブルとチャンバとのインピーダンス整合が図られる。なお、外部可変インピーダンス回路３８５の構成は例示であって、同図のもの限定されるものではない。例えば、インダクタＬは可変リアクトルによってインダクタンス値変更可能に構成することが出来る。
【００４０】
制御部３９０は、販売されており、入手可能な制御用コンピュータシステムによって構成される。このコンピュータシステムは、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、インタフェースなどを備え、ＣＰＵが制御プログラムを実行することによって制御部の機能が実現されている。
【００４１】
制御部３９０は、図示しないトレイ搬送装置、フローコントローラ３７１及び３７２、空間調整部３８７、ポンプ３８８及び３８９、外部可変インピーダンス回路３８５、高周波電源３８１等を制御してエッチングプロセスを実行する。
【００４２】
図６は、エッチング装置３０における制御部３９０の制御動作を説明するフローチャートである。
【００４３】
まず、図６（ａ）に示すように、制御部３９０は、予め実験などによって得られた基板（ワーク）１５０の品番（種類）毎に定められた基板と対向電極との最適なギャップ、選択すべきプロセスガス及び添加ガスをテーブルとしてメモリに記憶しておき、搬入される基板１５０の品番に対応して対向電極３０３及び３５３相互間の間隔を初期状態（粗調整位置）に設定する。例えば、制御部３９０は搬送トレイ１００あるいは基板１５０に表示された符号（例えば、バーコード、ブロックコード、タグ等）をプロセス途中に設けられた図示しないカメラで読取り、パターン認識によって符号を判別する。判別した符号に基づいて上記テーブルを参照することが出来る。また、プロセスを管理するプロセス管理コンピュータ等からプロセス情報として処理対象となる基板１５０の品番を入手することも出来る。制御部３９０は、エッチング装置３０の図示しないゲートバルブを開けて搬送トレイ１００を図示しない前室（ロードロック室）からエッチング装置３０のチャンバ内に搬入する。前室では減圧と基板の温度の調整が行われる。搬送トレイ１００がチャンバ内の所定位置に保持されると、ゲートバルブを閉じてチャンバを閉空間とする（Ｓ１０）。
【００４４】
なお、予め対向電極３０３及び３５３相互間を広げておいて搬送トレイ１００の搬入を行い、その後に、空間調整部３８７を制御して基板１５０と対向電極３０３及び３５３との間の各離間距離（ギャップ）を設定することとしても良い。
【００４５】
制御部３９０は排気ポンプ３８９を動作させて密閉されたチャンバ内を減圧させる。チャンバ内が所定気圧に減圧されると、制御部３９０は基板の品番に対応したプロセスガス及び添加ガスの流量をテーブルから読出してそれぞれマスフローコントローラ３７１〜３７３に設定する。制御部３９０は図示しないガス供給路の弁を開けて吸気ポンプ３８７を動作させ、プロセスガス及び添加ガスの流量を調節しつつチャンバ内にそれぞれのガスの混合ガスを導入する。添加ガスはプロセスガスと同時に供給され、プロセスガスと同時間供給される。また、制御部３９０は排気ポンプ３８９を動作させてエッチングに使用されたガスが排気されるようにしてチャンバ内のプロセスガス濃度を所定の状態に保つ。プロセスガス（混合ガス）の種類はエッチング対象となる基板の材質に応じて選択される。例えば、アルゴンガスが使用可能である（Ｓ２０）。また、反応性ガスを使用すればＲＩＥプロセスとすることができる。
【００４６】
なお、放電開始時のプラズマ放電の安定を測るため、添加ガス又はプロセスガスを最初の数１００ミリ秒の間増量し、その後通常値に戻すようにしても良い。
【００４７】
制御部３９０は高周波電源３８１に予め基板に対応して定めた高周波電力を供給させ、チャンバ内にプラズマを発生させる。高周波電源３８１は直流バイアス電圧を基板１５０に印加する機能も備えている。直流バイアス電圧によってプラズマのイオンやラジカルが引張られて基板１５０に衝突し、異方性エッチングが行われる。このバイアス電圧は異方性エッチングの制御パラメータの１つとなっている。なお、導電性の基板１５０側を陰極とし、いわゆるイオンシース現象によってセルフバイアス電圧（Ｖｄｃ）を発生させて、異方性エッチングを行っても良い。また、直流バイアスを印加する代わりにイオンが追従可能な４００ｋＨｚ程度の相対的に低い高周波電力を電極間に印加してエッチングを行えるようにしても良い（Ｓ３０）。
【００４８】
制御部３９０はＣＭ型電力計３８２の出力（進行波電力、反射波電力、両者の差としての供給電力）を観察する。例えば、反射波電力のレベル（反射率）は整合調整が必要かどうかの判断指標とすることができる。また、プラズマの生成を推定することができる。制御部３９０はインピーダンス測定器３８３の出力を観察して、力率、チャンバのインピーダンスを知る（Ｓ４０）。
【００４９】
制御部３９０は、反射電力レベルや給電線の特性インピーダンスとチャンバのインピーダンスとのずれ等から整合調整の必要があると判断すると、外部可変インピーダンス回路３８５の電気定数を調整してインピーダンスの整合を図る。例えば、可変キャパシタＣｉを調整して位相差を減少する。可変キャパシタＣｃを調整してインピーダンス差を調整する。
【００５０】
更に、より正確な整合を図るためにチャンバの電気定数に影響を与える基板１５０と対向電極３０３及び３５３の間の各相対的位置関係（距離調整）を調整項目に加えることが出来る。対向電極と基板間距離を初期設定位置から微調整することでプラズマ空間の電気定数を調整する。基板１５０の両側の対向電極によって画定される閉空間は対称形となるように設定することが基板表裏のエッチング量を等しく設定するために好ましい。また、プロセスガス及び添加ガスの量をそれぞれの初期設定量から調節することによって電気定数の設定をよりプラズマが安定するように調節することができる（Ｓ５０）。
【００５１】
整合が図られ、プラズマが安定すると、基板表面が所定量除去されるまでエッチングを実行する（Ｓ６０）。制御部３９０は所定量の除去が行われると、あるいは所定除去量に対応した時間が経過するとエッチング処理を終了させる。
【００５２】
なお、制御部３９０は測定器性能などを考慮してインピーダンス測定段階における供給高周波電力を試験用電力（相対的に低い電力）で行い、エッチング実行段階では運転電力（相対的に高い電力）で行うこととしても良い。
【００５３】
また、制御部３９０は、予め基板の品番（種類）毎に定められた各部のインピーダンス設定値を記憶しておき、上述したインピーダンス測定（Ｓ４０）を行うことなく、搬入される基板の品番に対応して上述した電極間ギャップ及び選択ガス（電気定数）、外部可変インピーダンス回路３８５、内部可変インピーダンス回路３８５ａ等の電気定数を予め定められた適切な値に設定することとしても良い。それにより、同一ロットについての処理時間の短縮化（生産効率向上）を図ることが可能となる。
【００５４】
図６（ｂ）は、他の制御態様を説明するフローチャートである。図６（ａ）に示すように、被処理基板と対向電極間のギャップや供給ガスを予め実験等によって決定された状態に設定し、その状態から最適状態となるようにいわば微調整するのが、調整容易であるが、そのようなデータがない場合もあり得る。このような場合には、本手順に示すような制御態様としても良い。
【００５５】
制御部３９０は、既述ステップＳ１０〜Ｓ３０を行い、チャンバのインピーダンス測定を行う（Ｓ４０）。反射電力レベルや給電線の特性インピーダンスとチャンバのインピーダンスとのずれ等から整合調整の必要があるかどうかを判断する。調整の必要があり、当該調整がまず対向電極のギャップ調整によるべきと判断すると、基板１５０と対向電極３０３及び３５３の間の各相対的位置関係を調整する（距離（ギャップ）調整による電気定数調整）（Ｓ５０ａ）。
【００５６】
更に、添加ガスによる連続放電の安定を図る。実施例のエッチング装置では並列接続の複数の対向電極部において、複数のプラズマを同じ強さで安定させる。これらのプラズマにバランス良く電流を分配供給することが必要である。
【００５７】
そこで、図９のエッチング時のＩ−Ｖ特性（ＤＣの場合）に示すように、被処理基板と対向電極間の印加電圧Ｖとチャンバに流れる供給電流（プラズマ電流）Ｉとの、Ｉ−Ｖ特性（チャンバのインピーダンス測定）を測定し、使用領域におけるプラズマ電流特性の傾きを測定する（Ｓ５０ｂ）。当該傾き（ΔＩ／ΔＶ）が所定範囲の傾斜特性となるようにプロセスガスと添加ガスの各流量を選定する。
【００５８】
例えば、図９の（１）に示すように、当該Ｉ−Ｖ特性が急傾斜であると、定電圧特性のようになり、僅かな電極間電圧変化でプラズマ電流が大きく変化して、プラズマ状態が安定しない。一方、図９の（２）に示すように、当該Ｉ−Ｖ特性が緩傾斜であると、電圧が多少変動してもプラズマ電流の変化は少なく、放電状態が安定である。そこで、プロセスガスに不活性ガスや水蒸気（Ｈ2Ｏガス）を添加することによって、あるいはプロセスガスに不活性ガス及び水蒸気（Ｈ2Ｏガス）を添加することによって、微分アドミタンスを小さく（微分インピーダンスを大きく）し、Ｉ−Ｖ特性を適当な傾斜とする。このような特性により、被処理基板の表裏に分配されるプラズマ電流の差が小さくなり、電流バランスがとれやすくなる。その結果、複数のプラズマの安定した放電状態が得られ易くなる。
【００５９】
更に、外部可変インピーダンス回路３８５の電気定数を調整してチャンバと外部回路とのインピーダンスの整合を図る。例えば、可変キャパシタＣｉを調整して位相差を減少する。可変キャパシタＣｃを調整してインピーダンス差を調整する（Ｓ５０ｃ）。
【００６０】
その後、前述した被処理基板のエッチングを行う（Ｓ６０）。
【００６１】
図１０は、プロセスガスとしてアルゴン、添加ガスとしてヘリウム（Ｈｅ）を用いてエッチングを行った場合のプラズマ放電状態を示している。同図（ａ）乃至同（ｄ）は、プラズマ電源の高周波出力を低い状態から高い状態に段階的に設定した例を示している。各図において流量は単位時間（分）当たりの流量（sccm）を示している。放電状態の判定はエッチングの際に発生する反射波電力の状態で判定している。各図中の○は反射波が生じない状態、△は反射波が僅かに発生した状態である。×は反射波が発生し続けている状態であり、放電が不安定と判断されている。
【００６２】
図１０に示すように、添加ガスがないときには安定に連続放電出来なかったものが、添加ガスを加えることによって放電が安定する。また、出力が高い程放電の安定範囲が広範囲である。
【００６３】
図１１は、プロセスガスとしてアルゴン、添加ガスとして水蒸気（Ｈ2Ｏガス）を用いてエッチングを行った場合のプラズマ放電状態を示している。同図（ａ）乃至同（ｃ）は、プラズマ電源の高周波出力を低い状態から高い状態に段階的に設定した例を示している。放電状態の判定はエッチングの際に発生する反射波電力の状態で判定している。各図中の○は反射波が生じない状態、△は反射波が僅かに発生した状態である。×は反射波が発生し続けている状態であり、放電が不安定と判断されている。
【００６４】
同図から判るように、添加ガスとして水蒸気を使用した場合にも添加ガスなしでは連続放電できなかったのに比べて安定範囲が広範囲に渡る。また、出力が高い程プラズマの安定範囲が広く、プロセスガス流量の多少に影響されにくいプロセスである。
【００６５】
このように、プロセスガスに水蒸気（Ｈ2Ｏガス）を添加することで連続した放電が可能となる。また、放電の安定範囲におけるエッチング出力及びガス流量に対するマージンを拡大することができる。
【００６６】
図１２は、プロセスガス（Ａｒ）に、添加ガスとして水蒸気（Ｈ2Ｏ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ヘリウム（Ｈｅ）及び水蒸気（Ｈ2Ｏ）を出力Ａ〜Ｃ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）で使用した場合のエッチング量（出力×時間）とイオン溶出量の関係を示すグラフである。金属薄板の被処理基板（ステンレス）における処理状態の再現性確保の条件である連続放電を可能にするために不活性ガス又は水蒸気が必要であるが、水蒸気を添加ガスとして使用した場合であっても、水蒸気を添加しない場合と耐食性は同等である。従って、水蒸気を添加ガスとして使用することができる。
【００６７】
水蒸気添加による基板の耐食性への影響を検討するに、エッチングの元々の目的である基板表面から酸化膜等の付着物（異物）をある程度除去しながら、低圧力下の不純物が少ない状態での再酸化を行うことにより耐食性の機能（膜）が付与されるものと考えられる。
【実施例２】
【００６８】
図７は、エッチング処理装置３０の他の制御系を説明するブロック図である。同図において図４と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００６９】
この実施例では、チャンバケース３８６内に可変インピーダンス回路３８５ａを設けている。他の構成は図４と同様である。
【００７０】
チャンバ内部に可変インピーダンス回路３８５ａを設け、これを制御部３９０で制御することによってチャンバの電気定数をより広範囲に調整可能としている。可変インピーダンス回路３８５ａは、例えば、図８に示すように可変キャパシタ（バリコン）によって構成される。この可変キャパシタは、前述したインピーダンスシールド３０６及び３５６をバリコン構成として実現されている。各バリコンは制御部３９０によって調整される。
【００７１】
以上説明したように、本発明の実施例によれば、プラズマ空間の形状（電極間ギャップ）及びプラズマガスの組成を調整することができるのでプラズマの等価的なインピーダンスを放電が安定する状態に調整することができ、複数のプラズマを安定に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は、エッチング装置を説明する説明図である。
【図２】図２は、搬送トレイを説明する説明図である。
【図３】図３は、対向電極の位置調整を説明する説明図である。
【図４】図４は、エッチング装置３０の制御系を説明する説明図である。
【図５】図５は、外部可変インピーダンス回路の構成例を説明する説明図である。
【図６】図６は、制御部３９０の制御動作を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、エッチング装置３０の他の制御系を説明する説明図である。
【図８】図８は、エッチング装置３０の他の制御系を説明する説明図である。
【図９】図９は、プラズマのＩ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図１０】図１０は、アルゴン−ヘリウムガスを使用した場合の放電状態の例を説明するグラフである。
【図１１】図１１は、アルゴン−水蒸気を使用した場合の放電状態の例を説明するグラフである。
【図１２】図１２は、耐食性を説明するグラフである。
【符号の説明】
【００７３】
１００  搬送トレイ、１５０  被処理基板、３０３，３５３  対向電極、  ３７１，３７２，３７３  マスフローコントローラ
【図１】
2006286950.tif 000003
【図２】
2006286950.tif 000004
【図３】
2006286950.tif 000005
【図４】
2006286950.tif 000006
【図５】
2006286950.tif 000007
【図６】
2006286950.tif 000008
【図７】
2006286950.tif 000009
【図８】
2006286950.tif 000010
【図９】
2006286950.tif 000011
【図１０】
2006286950.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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